Universität Augsburg
12.08.2004
Philosophisch-Sozialwissenschaftliche Fakultät
Lehrstuhl für Philosophie und Wissenschaftstheorie

HAUSARBEIT

zu dem Seminar „Kognition, Körperlichkeit und Robotik“

Thema: 

Die Braitenbergschen Fahrzeuge

Verfasser: 

Markus Müller

Studiengang: Medien und Kommunikation, B.A., 4. Semester

Inhaltsverzeichnis

I. Einleitung ...  S. 3

II. Die Braitenbergschen Fahrzeuge  ...   S. 4

1. Der hierarchisch-planende und der reaktive Ansatz  ...   S. 4

2. Biographie Valentin Braitenbergs  ...   S. 5

3. Braitenbergs Wesen ...  S. 5
3.1 Wesen 1: Streunen ...  S. 5
3.2 Wesen 2: Furcht und Aggression ...  S. 6
3.3 Wesen 3: Liebe  ...   S. 7
3.4 Zusammenfassung der Wesen 1 bis 3: Multisensorische Vehikel … S. 8
3.5 Wesen 4: Wertung und Geschmack  ...  S. 10
3.6 Das „Gesetz der leichten Synthese und der mühevollen Analyse“ ... S. 11
3.7 Wesen 5: Logik  ...   S. 11
3.8 Wesen 6: Selektion, der unpersönliche Ingenieur  ...  S. 12
3.9 Wesen 7: Begriffe ...   S. 13
3.10 Wesen 8: Raum, Dinge, Bewegung ...   S. 14
3.11 Wesen 9: Gestalt ...   S. 15
3.12 Wesen 10: Ideen haben ...   S. 16
3.13 Wesen 11: Gesetze und Regelmäßigkeiten  ...   S. 17
3.14 Wesen 12: Verkettung von Gedanken  ...  S. 18
3.15 Wesen 13: Vorhersage ...   S. 19
3.16 Wesen 14: Egoismus und Optimismus ...   S. 20

4. Der RoboCup  ...   S. 21
4.1 Vorstellung des RoboCups  ...   S. 21
4.2 Die Geschichte des RoboCups  ...   S. 21
4.3 Das Reglement  ...   S. 22
4.4 Der Grundaufbau eines Roboterfußballers ...   S. 22
4.5 Ziel des RoboCups ...   S. 23

III. Quellenverzeichnis  ...  S. 24

I. Einleitung

„Mein Rechner spinnt mal wieder!“ – „Die Karre will nicht anspringen!“ Aussagen wie diese kennt und verwendet fast jeder Mensch. Oftmals schreiben wir technischen Geräten menschliches Verhalten zu. Selbst bei Maschinen äußerst einfacher Bauart neigen wir dazu, ihr Können mit psychologischen Begriffen zu beschreiben. Mit diesem Phänomen beschäftigt sich der Hirnforscher Prof. Dr. Valentin Braitenberg. In seinem dieser Hausarbeit zu Grunde liegenden Buch „Vehikel – Experimente mit künstlichen Wesen“ konstruiert der Forscher nacheinander 14 verschiedene roboterähnliche Fahrzeuge. Jede Generation baut auf ihrem Vorgängerwesen auf, wird jedoch schrittweise immer mehr verbessert, verfeinert und komplexer.

Braitenberg entwickelt seine Vehikel hin zu „denkenden“ Wesen. Der Fortschritt der Fahrzeuge von Generation zu Generation erweist sich als interessant und oftmals verblüffend. Daher soll in dieser Arbeit auf keinen Typ verzichtet werden; vielmehr sollen alle 14 Wesen vorgestellt werden. Schwerpunkt bilden dabei die wesentlichen Neuerungen im Vergleich zum jeweiligen Vorgängerwesen sowie die sich daraus ergebenden neuen Eigenschaften. Es ist faszinierend, zu welchen Verhaltensweisen die mit einfachen technischen Mitteln konstruierten Fahrzeuge in der Lage sind. Vor der Vorstellung der einzelnen Wesen werden zunächst grundlegende Begriffe geklärt sowie die bedeutenden Ansätze aus der Roboterarchitektur erläutert. Im Anschluss an die „Evolution“ der Vehikel wird ein Anwendungsgebiet dieser Art von Robotern vorgestellt. An Hand des „RoboCup“ wird verdeutlicht, wozu die künstlichen Wesen heutzutage konkret in der Lage sind, wie sich die Forschungsarbeit und der Austausch unter den Wissenschaftlern gestalten kann und wie ein konkretes Ziel der Roboterentwicklung aussieht.

Die folgende Arbeit basiert zu großen Teilen auf Braitenbergs Werk „Vehikel – Experimente mit künstlichen Wesen“. Zitate ohne nähere Buchbezeichnung beziehen sich auf diese Publikation. Abbildungen ohne Seitenangabe in Braitenbergs Werk wurden vom Verfasser dieser Arbeit selbst erstellt.

II. Die Braitenbergschen Fahrzeuge

1. Der hierarchisch-planende und der reaktive Ansatz

Die Bezeichnung „Roboter“ leitet sich vom slawischen Wort „robota“ ab, was man mit „Arbeit“ übersetzen könnte. Unter Robotern versteht man „bewegl. Automaten, die Lebewesen nachgebildet sind und deren Funktion zumindest teilweise ausführen können.“¹

In der Forschung sind zwei große gegensätzliche Roboter-Architekturen bekannt: Der hierarchisch-planende sowie der reaktive Ansatz. Ersterer stellt den älteren der beiden dar. Er wurde von der klassischen KI seit dem Ende der 60er-Jahre vertreten. Hierbei werden - auf der Basis der „closed world assumption“² - zu bewältigende Aufgaben analysiert und anschließend in kleine, einzeln bearbeitbare Teilaufgaben zerlegt. Die Verarbeitungsschritte lassen sich in „sense“, „plan“ und schließlich in „act“ gliedern.

Dieser Ansatz hatte in den folgenden Jahren jedoch nur geringe Erfolge zu verzeichnen. Daher kam die Wissenschaft in den 80er-Jahren auf die Idee, Reiz und Reaktion direkt miteinander zu verknüpfen. Dieses Phänomen ist in der Biologie von den Reflexen bekannt und wird deshalb als „reaktiv“ bezeichnet. Reaktive Roboter weisen einige Vorteile gegenüber ihren hierarchisch-planenden Kollegen auf. Als Beispiele seien die Möglichkeiten der Arbeit in Echtzeit sowie der schnellen Reaktion auf Änderungen in der Umwelt genannt. Ferner erweist sich eine vollständige Beschreibung der Welt als überflüssig und die Roboter können kleiner und somit kostengünstiger konstruiert werden.

Beide Ansätze zusammen findet man in den „Hybridarchitekturen“, dem im Moment am weitesten verbreiteten Ansatz. Hierbei wird meistens ein planender Überbau auf eine reaktive Basis gesetzt. Einen prominenten Hybrid-Roboter stellt der Mars-Rover „Sojourner“ dar.

Braitenberg kann man als einen der ersten Vertreter des reaktiven Ansatzes bezeichnen. Die von ihm entwickelten Wesen sind reaktive Roboter, die mit Hilfe von Sensoren und Aktuatoren zu umweltorientiertem Handeln in der Lage sind.

[....]

1 Der Brockhaus, S. 757.

2 Unter diesem Begriff versteht man ein Weltmodell, das alle relevanten Aspekte beschreibt.